Beurteilung und Verhinderung von Selbstentzündung und Brandgasemission bei der Lagerung von Massenschüttgütern und Deponiestoffen: Fid-Bau Portal

Beurteilung und Verhinderung von Selbstentzündung und Brandgasemission bei der Lagerung von Massenschüttgütern und Deponiestoffen

Schoßig, Jörg / Berger, Anka / Malow, Marcus / Krause, Ulrich

Abstract

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methode zur Brandvorhersage und -vermeidung in großvolumigen Schüttungen, z. B. in Silos, auf Halden oder Deponien, unter realen Bedingungen. Zu diesem Zweck wird die Selbstentzündung anhand von verschiedenen Modellsubstanzen experimentell unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Weiterhin wird ein mathematisches Modell aufgestellt werden, mit dem die Selbstentzündungsvorgänge in beliebigen Lageranordnungen beschrieben werden können. Dabei wird die reale Schüttgeometrie zugrunde gelegt und die für die Brandentstehung wichtigen Prozesse des Wärme- und Stofftransportes sowie der Reaktionskinetik in der numerischen Simulation berücksichtigt. Da sich in früheren Untersuchungen gezeigt hat, dass gerade die kinetischen Eingabeparameter wie die Aktivierungsenergie und der Frequenzfaktor einen starken Einfluss auf die Ergebnisse haben, ist deren möglichst exakte Bestimmung eine Grundanliegen dieses Projektes. Mithilfe dieser Parameter ist es dann möglich, die für die Praxis wichtigen Kenngrößen zu berechnen. Die Berechnung von kritischen Haufwerksdimensionen für ausgewählte Lagergeometrien und -bedingungen ist eine solche praktische Kenngröße. Weiterhin wird die Induktionszeit sowohl rechnerisch als auch experimentell bestimmt werden. Hieraus lässt sich dann die für Gegenmaßnahmen zur Verfügung stehende Zeitspanne ableiten. Darüber hinaus gibt es bisher keinerlei Untersuchungen über die Brandausbreitung im Innern von Ablagerungen von Abfallstoffen oder Recyclingmaterialien bei Vorliegen einer heterogenen Stoffverteilung. In der Praxis kommt es jedoch häufig vor, dass Einschlüsse brennbarer Materialien von nichtbrennbarem Material umgeben sind (Baumischabfälle). Es stellt sich dann die Frage, ob die Wärmeübertragung von einem z.B. durch Selbstentzündung in Brand geratenen Einschluss durch das inerte Material hindurch ausreicht, weitere Einschlüsse brennbarer Materialien zu zünden. Das Forschungsprojekt trägt dazu bei, den Kenntnisstand bezüglich der Selbstentzündungsprozesse brennbarer Schüttguter deutlich zu verbessern, um so Brände zu verhindern. Zusätzliche Effekte sind die Vermeidung der Emission von schädlichen Brandprodukten in der Gasphase sowie - bei Vermeidung des Eintretens von Bränden überhaupt - auch die Vermeidung des Eintrags von Schadstoffen in wasserführende Schichten durch Löschwasser. Im Zusammenhang mit Genehmigungsverfahren ist die Erstellung eines Brandschutzkonzeptes erforderlich. Hierfür bedarf es belastbarer Nachweise, dass Brände sicher vermieden bzw. dennoch auftretende Brände in einem frühen Stadium erkannt und beherrscht werden.